В Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich) разработан солнечный фасад, который сочетает производство электроэнергии с интеллектуальным управлением для достижения оптимального энергобаланса. По сравнению со статическими панелями, такой фасад концентрирует на 50 % больше солнечной энергии.
Энергия необходима и для отопления, и для охлаждения помещений. Предлагаемая адаптивная система не только вырабатывает электричество, но и даёт возможность получать нужное количество света и тени в зависимости от погоды и от потребностей арендаторов, тем самым регулируя микроклимат. Исследовательская группа определила, что систему можно настроить таким образом для отдельных помещений, чтобы их фасады производили больше энергии, чем помещения потребляли бы в течение года. Результаты эксперимента опубликованы в Nature Energy.
В ходе исследований проверена также устойчивость системы и её роботизированных элементов управления к разным погодным условиям, включая ураганы, и проведены измерения с несколькими прототипами. Все они показали, что в солнечный день выработка электроэнергии управляемой системой на 50 % выше, чем у крышных панелей. Чтобы определить степень, до которой теоретически можно снизить потребление энергии в помещении, исследователи смоделировали несколько сценариев, используя данные прототипов. Они рассчитали энергосберегающий потенциал ограждающих конструкций, оборудованных подвижными солнечными фасадами, в Каире, Цюрихе и Хельсинки. При этом они проверили работу моделей для офисных и жилых помещений.
Результаты показали, что экономия энергии оказалась выше в офисах, чем в квартирах, а географически – в умеренных зонах Центральной Европы. Чем более изменчивы условия окружающей среды, тем больше преимуществ у адаптивного фасада. Наилучший энергетический баланс был получен при моделировании офисных помещений в зданиях Цюриха, построенных по последнему стандарту энергоэффективности. В этом сценарии, где в течение года требовалось как отопление, так и охлаждение, адаптивный фасад генерировал 115 % энергии, необходимой для комфортной среды помещения.
Не менее убедительный результат был получен для Каира при моделировании офисного помещения в доме, построенном до 1920 г., который требовал гораздо большего затенения и охлаждения. В этом случае фасад производил 114 % от общей годовой потребности в энергии. Иными словами, потенциал энергосбережения существует как для новых, так и для старых зданий, если рассматривать фасад в сочетании с внутренним пространством и его использованием.
Теперь учёные планируют измерить влияние адаптивного солнечного фасада на реальном доме: система является частью футуристического блока HiLo, который в настоящее время создается в исследовательском здании NEST в Дюбендорфе.